我国轴承材料及热处理的发展方向预测.doc

我国轴承材料及热处理的发展方向预测我国轴承材料及热处理的发展方向现浅析如下： 一、改进冶炼技术提高钢的洁净度及均匀性 与工业发达国家相比，我国轴承钢的氧含量虽然已接近国外先进水平，但夹杂物和碳化物尺寸及分布的均匀性、成分均匀性与国外相比还有很大的差距，如大尺寸的夹杂物和碳化物较多、基本成分不均匀形成黑白区等，造成轴承零件质量先天不足，严重影响了轴承的寿命、可靠性及一致性。 此外，滚动接触面上大尺寸夹杂物的存在还严重降低表面精度，增加轴承的噪声。为此，轴承行业应与冶金行业协商，促使冶金行业在进一步降低氧含量的基础上，开展浇注凝固技术、轧制技术、夹杂物控制及检测技术的研究，如改进连铸时的电磁搅拌、加大连铸坯的尺寸、加强高温扩散退火等，以提高夹杂物和碳化物的尺寸及分布均匀性。 二、开发推广新钢种满足不同轴承的要求 随着主机的小型化、轻量化、高速化，轴承的使用环境越来越多样化，对轴承的要求也越来越苛刻，目前我国的现有钢种已不能满足或不能充分满足主机对轴承的要求，为此，应积极开展新材料的开发和推广工作。如开发大尺寸轴承用的高淬透性钢、重载及洁净润滑条件或小型轻量化条件下使用的轴承用钢、在污染条件下使用的轴承用高碳钢和渗碳钢、准高温（工作温度200以下）条件下用轴承钢以及特殊条件使用的轴承用钢（不锈钢、高温钢）。三、热处理新工艺的研究及推广 1.贝氏体淬火 贝氏体等温淬火处理的轴承由于冲击韧性好、表面为压应力，无论是装配时内套开裂，还是使用过程中外套挡边掉块、内套碎裂的倾向性均大大减小，且可降低滚子的边缘应力集中。因此，轴承经等温淬火后比常规淬火后的平均寿命及可靠性显著提高。该工艺广泛应用于铁路轴承、轧机轴承以及在特殊工况下使用的轴承。该工艺与其他延寿措施相比，工艺简单，成本较低。近年来，我国开发了新钢种gcr18mo贝氏体淬火专用钢，以推动贝氏体淬火在大尺寸轴承零件上的应用。鉴于该工艺的许多优点，建议在使用条件恶劣（大冲击载荷、润滑不良等）或要求高可靠性的轴承中大力推广，并进一步深入研究贝氏体处理后的耐磨性和疲劳寿命。 2.表面碳氮共渗 洛阳轴承研究所曾于20世纪80年代开展了轴承钢的马氏体应力淬火研究，通过对高碳铬轴承钢零件进行特殊的碳氮共渗后淬火，提高表面残余奥氏体的含量，改善表面应力状态，大大提高了变速箱用碳氮共渗，在不降低表面硬度的基础上提高表面残余奥氏体含量，以提高轴承在污染润滑条件下的疲劳寿命和可靠性。 四、表面改性技术 通过适当的表面处理改进表面性能，以满足特殊条件下对轴承的性能要求。如利用气相沉积技术在轴承滚道上涂覆金钢石镀层可达到减摩、耐磨的效果，大大提高轴承的磨损寿命和精度保持性能，可在家用电器轴承、计算机硬盘驱动轴承中推广应用；利用热涂技术在轴承外圈外柱面上涂覆氧化铝陶瓷材料，可提高轴承的电绝缘性能，防止电击伤，提高电机轴承的寿命和可靠性；在轴承零件表面渗硫或沉积mos2可达到减摩润滑作用。 五、热处理设备及相关技术 1.气氛及控制 由采用保护气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热，热处理后零件的性能得到提高，热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少。结合热处理淬火变形控制技术，可减少热处理后的精加工留量，提高材料的利用率和机加工效率，同时改善精加工后轴承零件的表面状态，如表面的碳含量、组织、硬度及应力状态等。 2.自动化及智能化 一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸，利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力；另一方面是提高热处理的自动化程度和稳定性，充分保证优化工艺的稳定性，实现产品质量分散度很小（或为零）的目标，从而满足在不同使用条件下主机的性能要求，提高轴承的可靠性和寿命。 六、变形及尺寸稳定性 马氏体淬火过程中，由于零件各部位的冷却不均匀，不可避免地出现热应力和组织应力而导致零件变形。淬回火后零件的变形（包括尺寸变化和形状变化）受很多因素影响，是一个相当复杂的问题，如零件的形状与尺寸、原始组织的均匀性、淬火前的粗加工状态（车削时进刀量的大小、机加工的残余应力等）、淬火时的加热速度与温度、工件的摆放方式、入油方式、淬火介质的特性与循环方式、介质的温度等均会影响零件的变形。应结合具体设备和产品对变形进行研究，提出控制变形的措施，如采用旋转淬火、压模淬火、控制零件入油方式等，减小热处理变形，提高加工效率和零件性能。 马氏体淬火后，零件的尺寸稳定性主要受以下三种不同转变的影响：碳从马氏体晶格中迁移形成-碳化物、残余奥氏体分解和形成fe3c,这三种转变相互叠加。在50120之间，由于-碳化物的沉淀析出，引起零件的体积缩小，一般零件在150回火后已完成这一转变，其对零件以后使用过程中的尺寸稳定性的影响可以忽略；在100250之间，残余奥氏体分解，转变为马氏体或贝氏体，将伴随着体积涨大；在200以上，-碳化物向渗碳体转化，导致零件体积缩小。研究表明：残余奥氏体在外载作用或较低的回火温度下